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3D影像制作技術探討

周正浩，周文操

（總裝裝備部電視藝術中心，北京100120）

摘要2009年，《阿凡達》的上映在全球范圍內掀起了3D影像的熱潮，越來越多的影視作品采用了3D的形式。本文嘗試探討目前世界上比較流行的3D制作和解決方案以及其不同于傳統(tǒng)制作方式的特點。

關鍵詞3D；影視；像差；立體

1　概述

現在走進影院，我們可以發(fā)現3D電影幾乎壟斷了我們的銀幕。在商場，3D成為了電視機的推銷熱詞。一些有線電視臺早在幾年前就播出了3D節(jié)目。更加生動形象的3D畫面逐漸進入了我們生活，但其技術更加復雜，從拍攝到制作的難度比以前的二維畫面可以用飛躍來形容。

2　3D逐成為當下流行的影像方式

2009年底，詹姆斯卡梅隆的《阿凡達》狂卷了超過20億美元的票房，在全球范圍內掀起了立體電影的熱潮。之后，《愛麗絲漫游仙境》、《變形金剛3》、《林海雪原》、《大圣歸來》等國內外立體電影如雨后春筍，3D電影對觀眾來說已經從最初的好奇、稀罕變得耳熟能詳了。

2010年，康佳、長虹、海爾、TCL以及三星、松下、索尼等中外品牌都推出了自己的3D電視，并漸漸走進千家萬戶。英國天空體育頻道在2010年1月31日首次使用3D技術對英超曼聯--阿森納的比賽進行電視直播。2011年北京電視臺拍攝制作了3D環(huán)球春晚。2011年9月3日江蘇衛(wèi)視《非誠勿擾》第一次錄制3D完節(jié)目。這些都說明，對于電視節(jié)目，3D也已成為一個重要的發(fā)展趨勢。

3　3D影像原理及拍攝制作的特點

3D影像在傳統(tǒng)銀幕上更好地表現出了人眼觀察物體的空間感和體積感，這種空間感和體積感統(tǒng)稱為立體感，這是3D影像的特有屬性。人眼對自然景觀具有立體感，是因為人的兩眼之間大約有6.5 cm的間距，因此，左右眼會因為觀看的角度不同而看到的影像并不完全相同，我們稱之為像差，這兩不同的畫面經過大腦的處理形成一個有能判斷距離，有空間感的立體影像。3D立體影像就是利用兩臺攝影機來模擬人眼拍攝，在縱深方向上位置不同的景物就會產生大小不同的像差，這些大小不同的像差被攝影機記錄下來后，當雙眼分別看到不同攝影機生成的畫面時，這些在平面上大小不同像差就會欺騙大腦，在大腦中模擬出對縱深方向上的距離判斷形成了立體感。

3.1如何制作3D立體影像

3.1.1雙機并排的拍攝系統(tǒng)

3D攝制系統(tǒng)基于人類的兩眼立體成像原理，一般是在一個三腳架上安裝兩臺攝影機，兩機之間大約有接近人兩眼中心距離6.5 cm的間距。這是較早使用的3D拍攝方法。但雙機并排拍攝有個致命的問題：專業(yè)攝影機機身和鏡頭都很大，有時無法取得更小的間距，從而達不到最佳的立體效果。

3.1.2雙機直角機位拍攝3D影像

之后，人們很快想到解決這個弊端的方法。即：直角機位拍攝法：通過使用半透明反射鏡系統(tǒng)L型的方式垂直放置兩臺攝影機。如圖所示。

這個攝影裝置比較復雜，它將一片半透明鏡安裝在一個特殊的框架中，在半透明鏡片兩側按直角方位安排攝影機拍攝，一臺攝影機在半透明鏡后面拍左眼圖像，一臺攝影機拍攝半透明鏡上的反射影像形成右眼圖像。這種機位設置導致了拍攝裝置非常的龐大，并且必須小心調整鏡頭參數，以防止右眼和左眼的攝影機在拍攝之前偏離基準位置，如果這個系統(tǒng)要移動、沖擊和震動都會使得視軸偏離基準位置，造成立體影像變虛，所以裝置需要經常地進行檢測和調整。

3.1.3雙機拍攝3D影像時的影像校正

對于雙機3D攝影系統(tǒng)而言，必須保證兩臺攝影機的參數和數據以及匯聚面設置等完全一致，這樣才能在后期階段完美的將左右兩個畫面結合在一起，實現立體效果。對于鏡頭的設置，需要細心的手動操作，開拍前檢查數據，保證同樣的光圈，同樣的焦點、同樣的時間碼等等。

但是對于3D電視節(jié)目來說，需要迅速、便捷地制作播出的節(jié)目并沒有這么充分時間來調整。一些公司圍繞自動實現參數調整這個目的開發(fā)出了圖像處理器。它擁有高速處理器，配合處理軟件進行3D圖形分析和校正，可以自動進行匯聚、變焦、變形、色彩、位置、軸向調整以及圖像翻轉等功能?，F在，現場轉播或后期制作時，左右兩路視頻信號經過這樣的圖像處理系統(tǒng)后即可快速得到調整。

3.1.4單機雙鏡頭拍攝3D影像

目前多家公司還推出了家用級雙鏡頭3D攝像機。該攝像機大小與傳統(tǒng)的手持DV差不多，兩個并列的鏡頭和一個雙記憶卡存儲單元整合在一個機身內。其具有自動調整垂直和水平位移以及焦點、光圈等功能。這種攝錄一體機小巧輕便，方便以多種角度，更大的幅度來移動，大大地減少了調整和設置的時間，因此可以有更多的可能性和時間來創(chuàng)作拍攝技巧。

3.2 “立體風格”的確立

視覺風格的確立是一部電影前期準備攝影部門最重要的任務，它對全片的造型、視覺效果都會產生決定性的影響。對于一部立體電影，在前期準備階段，除了對傳統(tǒng)視覺風格的設定之外，還多了一項新的任務——對“立體風格”的設定。

“立體”是立體電影有別于傳統(tǒng)電影的核心所在，因此，立體效果也就成了一部立體電影在制作上成功與否的關鍵。影響立體效果的因素主要包括：立體感、鏡頭的景別、光線及運動造型手段、場景的設計等等。立體效果可以忠實于真實的空間關系，也可以夸大或減弱真實的空間關系，其強弱應根據劇作需要去選擇相應的立體風格。

3.2.1控制立體感的三大工具

立體感是立體電影特有的屬性。一般來說，當雙眼在銀幕上分別看到的平面像差與雙眼在同等物距看到的真實像差一致時，所拍攝的立體感即還原了真實空間的立體感。若雙眼分別看到的平面像差小于雙眼在攝影機位置看到的真實像差時，則拍攝的立體感小于真實空間的立體感，反之則會夸大真實空間的立體感。

如圖。

立體電影攝影成像原理

上圖是立體攝影的光位模擬圖，其中L代表左眼的攝影機，R為代表右眼的攝影機，L與R之間的距離為瞳距，A為被攝體，匯聚面是放映時銀幕的位置，L’為被攝體的左眼畫面，R’為被攝體的右眼畫面，L’與R’之間的距離即為像差。從圖中我們可看出，被攝體在匯聚面前側，物距和像差成正比關系，物距越近，像差越大；物距越遠，像差越小，被攝體在匯聚面后側則反過來。而物距一定的時候，瞳距和像差成正比，瞳距越大，像差也越大，反之亦然。

由此我們可以看出：控制立體感的工具有焦距、物距與瞳距三種。而光學造型手段是電影攝影的四大造型手段之一，其中包括著對攝影鏡頭的運用，每個焦距的鏡頭，都是有著獨特的視覺特征與造型作用，因此當我們確定一個畫面的視覺風格以后，光學鏡頭的焦距也就隨之而確定，并不應因為控制立體感而隨意改變。在鏡頭焦距確定以后，物距的選擇，直接影響著畫面的景別，我們同樣不可能因為立體感的追求而改變景別，進而影響全片的視聽語言。所以，當一個場景的視聽語言風格確立以后，我們在拍攝現場真正能用于控制立體感的工具便只剩下瞳距一種了。因此，瞳距的設計，才是一部電影立體感表現的重中之重。

3.2.2瞳距設計

我們知道，在一定瞳距下，當物距變小時，像差會變大，當物距很小時，如果瞳距依然保持人眼的65 mm左右，像差甚至會超出人眼處理左右兩個畫面的極限，而形成左右畫面無法匯聚的局面。因此勢必要對瞳距做出相應地調整。固定使用人眼的平均瞳距去拍攝立體電影，是不科學且效果欠佳的。這也是調整瞳距的重要性所在。

3.33D影視拍攝中需要注意的一些問題

3.3.1空間感的實現

實現空間感一直是平面造型藝術面對的主題。傳統(tǒng)電影攝影的構圖經過百年發(fā)展，已相當成熟與完善，不但綜合繪畫、雕塑等造型理論，還能通過照明設計、運動調度等手段來實現空間關系的構建。

而對于立體電影來說，從觀看效果上已經具備了三維空間的縱深，因此，我們在安排畫面構圖的時候，除了在取景器里可見的二維平面構圖外，還要注意安排被攝體的縱深位置關系，特別是與銀幕的位置關系。在立體電影中，兩臺攝影機光軸匯聚的點所處的位置就是匯聚面的位置，也是放映時銀幕的空間位置。拍攝現場位于匯聚面之前的景物，放映的時候就將在銀幕之前形成影像，而匯聚面之后的被攝體，放映的時候將退于銀幕之后。與傳統(tǒng)電影相比，拍攝時就多了一個在縱深方向選擇景物與銀幕關系的機會，這對電影語言產生新的影響。比如，我們拍一個演員的大特寫畫面時，可以將其置于銀幕后方，這樣觀眾在觀影的時候，即使是個大特寫的景別，依然會有距離感，而傳統(tǒng)電影里這樣的特寫就可能產生逼近觀眾的感覺。相反，將景物置于匯聚也就是銀幕前方，就會產生一種沖出銀幕貼近觀眾的效果。不過，如果將匯聚面的位置放得過于靠后，會帶來新的問題。即：在匯聚面前方且離匯聚面較的景物與匯聚面附近的景物相比，景物的大小會顯得小于真實比例。

另外，過多的銀幕前影像也會造成觀眾觀影的疲勞。人眼在看縱深方向的物體時，會有一個類似前后“調焦”的過程，當我們看傳統(tǒng)電影的時候，雙眼只需要不停地在銀幕上“掃描”就可以了，但立體電影中出現了延伸到銀幕之前的影像時，觀眾的眼睛就需要不停地做這種前后“調焦”動作，在伸出銀幕的這部分物體和后景物體間來回切換，如果這樣的鏡頭在一部電影里出現過多，觀眾的視疲勞程度就會較大。這也是制作者在安排縱深空間時需注意的。

3.3.2立體電影的景深控制

景深在傳統(tǒng)電影攝影里是畫面構成中很重要的一個環(huán)節(jié)。特別是淺景深的，具有良好的明暗關系以及焦外成像的畫面，這是人眼視覺中不存在的景象，不但能簡化畫面信息，突出主體，而且能產生超越現實美感的夢幻感。但在立體電影里，立體感的營造是主要靠像差來完成的，淺景深在虛化到一定程度的時候，像差也同樣會被模糊掉，從而影響了影像的立體感。而大的景深又會帶來畫面背景細節(jié)較多，帶來分散觀眾注意力的可能性，找到一個恰到好處的景深需要攝影師認真斟酌了。

另外，景深的增加對照明也提出了更高的要求。首先，景深的增加要求光孔要使用得較小，這就帶來用燈光量的增長，尤其是使用“L”型排列的攝影機，同樣的亮度經過透鏡后由投射到兩臺攝影機，相當于每天只有一半的光量，這就需要增加照明。而燈變多了，對照明師的技巧要求就更高了。同時由于景深較大，如何突出主體，安排好明暗關系，來引導觀眾的注意力，這對照明設計的要求也增高了。所以，立體電影對照明有著比傳統(tǒng)電影更高的要求。

3.3.3后期剪輯

目前對立體電影的剪輯，通常都是先剪單機的素材，然后用EDL去套另一套素材。這種方式只要拍攝時兩臺攝影機拍攝的時碼同步，一般情況下是可行的，但由于畫面像差的存在，這樣的剪輯方式有時會碰到問題。比如一個有鏡頭在演員從剛一出畫，就馬上把后面的畫面剪掉，而在另一臺攝像機拍攝的演員有可能還有部分身體殘在畫面里。因此對立體電影的剪輯，需要對剪輯點進行反復對比，以確認剪輯點畫面一致。

3.3.4后期特效合成和畫面修補

電影剪輯完成后，一般還要對畫面進行修補、調色、特效制作等。在立體電影中，這些工作變得更加麻煩。如擦除穿幫物體，這一類修補工作的原理是用附近相近的顏色來覆蓋穿幫物體，使它和周圍混為一體。但立體電影有兩個畫面需要處理，當你分別去修補時，很難將兩個畫面的每個像素都修補一致。在放映的時候，兩個重疊在一起的但是并不一致的畫面會形成閃爍。另外，對于同一物體，除了在匯聚面上，其他時候它在畫面里的絕對位置不一定相同，所以你即使能使修補工作同步地在兩個畫面里進行，可仍會碰到修補出來不一致的問題。

4　結論

3D影像雖然給觀眾帶來了更為形象生動的畫面，但其拍攝制作難度卻是一次大的跳躍，需要更加專業(yè)的人員才能勝任，而對于這項新興的媒

參考文獻

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[6]http：//www.cndfilm.com/01/index.shtml 中央新聞記錄電影制片廠.

作者簡介：周正浩，工程師，研究方向為影視技術。

文章編號2096-0360（2015）05-0020-03

文獻標識碼A

中圖分類號G2